跨进程读写锁开发（一）：信号量Developing a cross-process reader/writer lock with limited readers, part 1: A semaphore

假设你想要实现一个跨进程的读写锁功能，但内置的 SRWLOCK 只能在单个进程内工作。那么，我们能否构建一个支持跨进程的读写锁呢？

为方便说明，假设我们希望最多允许 N 个读者同时读取（N 是一个固定值）。我们可以这样实现：

写锁的设计思路是：通过占用所有读锁所需的资源（即全部 N 个令牌），确保其他进程无法再获取任何读锁。

#define MAX_SHARED 100
HANDLE sharedSemaphore;

void AcquireShared()
{
    WaitForSingleObject(sharedSemaphore, INFINITE);
}

void ReleaseShared()
{
    ReleaseSemaphore(sharedSemaphore, 1, nullptr);
}

void AcquireExclusive()
{
    for (unsigned i = 0; i < MAX_SHARED; i++) {
        WaitForSingleObject(sharedSemaphore, INFINITE);
    }
}

void ReleaseShared()
{
    ReleaseSemaphore(sharedSemaphore, MAX_SHARED, nullptr);
}

由于使用了 WaitForSingleObject 函数，我们还可以设置超时机制，让调用者在无法获取锁时选择放弃操作。

bool AcquireSharedWithTimeout(DWORD timeout)
{
    return WaitForSingleObject(sharedSemaphore, timeout) == WAIT_OBJECT_0;
}

bool AcquireExclusiveWithTimeout(DWORD timeout)
{
    DWORD start = GetTickCount();
    for (unsigned i = 0; i < MAX_SHARED; i++) {
        DWORD elapsed = GetTickCount() - start;
        if (elapsed > timeout ||
            WaitForSingleObject(sharedSemaphore, timeout - elapsed) == WAIT_TIMEOUT)) {
            // Restore the tokens we already claimed.
            if (i > 0) {
                ReleaseSemaphore(sharedSemaphore, i, nullptr);
            }
            return false;
        }
    }
    return true;
}

独占获取（写锁）较为复杂，因为需要多次调用 WaitForSingleObject，且每次等待时间递减。如果最终超时，则必须提前归还已申请的令牌。

不过，这里仍然存在一个问题，我们将在下次讨论。

作者

Raymond 在 Windows 系统演进过程中已有超过 30 年的参与经验。自 2003 年起，他运营了一个名为 The Old New Thing 的网站，其受欢迎程度远超他的想象，至今仍让他感到些许不安。该网站催生了一本同名书籍《The Old New Thing》（Addison Wesley, 2007）。他偶尔也会出现在 Windows Dev Docs 的 Twitter 账号上，讲述一些毫无实用价值的故事。